Зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов на тиристоре

Зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов на тиристоре

Рано или поздно, но зарядное устройство для аккумуляторов начинает требоваться каждому автолюбителю. С приходом морозов я тоже о ней задумался. Аккумуляторы старенькие стали, заряд держать плохо начали, а одалживать зарядку у знакомых надоело. Покатался по городу, посмотрел что предлагается из неавтоматического с возможностью регулировки зарядного тока до 10А. Посмотрел, пообалдевал от цен и решил как обычно сам сколдовать данное устройство.

Для реализации выбрал схему тиристорного зарядного устройства. Просто, надежно, проверенно кучей народа. Уверен что устройства собранные по этой схеме уже бывали в этом сообществе.

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Большой популярностью среди автолюбителей самодельщиков пользуются тиристорные автозарядки, в которых питание от мощного трансформатора поступает на АКБ через тиристор, управляемый открывающими его импульсами от генератора. В простейшем виде схема будет выглядеть вот так:

И нечего улыбаться — она реально рабочая и в своё время довольно долго успешно эксплуатировалась. Более сложный вариант, с отдельным генератором импульсов и контролем режимов заряда (напряжения на батарее) показан на следующей принципиальной схеме:

Но если опыт позволяет, луче собрать третье автоматическое зарядное тиристорное, которое кроме того что собрано многими людьми, имеет вполне неплохие параметры и возможности.

Существует множество электронных схем, в том числе и непростых, с полным набором регулировок и защиты, солидным количеством деталей, зачастую недешёвых. Но большинство автолюбителей отдаёт предпочтение простым зарядным устройствам на тиристоре, из нескольких недорогих компонентов, которые зачастую можно извлечь из отработавшей своё аппаратуры, например компьютера.

Выбор схемы и принцип её работы

Сначала стоит отметить главное достоинство предлагаемой схемы тиристорного зарядного устройства: доступность и малые финансовые затраты. Есть и иные преимущества при использовании в качестве главного компонента недорогого тиристора КУ202:

1. Хороший зарядный ток до 10 А.
2. Выдаваемая энергия – импульсного типа, что продлевает эксплуатационный ресурс заряжаемой батареи.
3. Для сборки понадобятся широко распространённые недорогие детали, найти которые не составит труда.
4. Схему тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора просто повторить даже автолюбителю, малосведущему в радиотехнике, а опытному электронщику потребуется и вовсе не более часа, чтобы запустить устройство в эксплуатацию.

По принципу действия это фазоимпульсный регулятор мощности, выполненный на тиристоре и позволяющий изменять силу тока. Управляющий электрод КУ202 питает транзисторная цепь. Чтобы защитить схему тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора от токовых скачков, используется диод VD2. Сопротивление R5 оказывает влияние на зарядный ток, значение которого, как известно, 1/1 от ёмкости АКБ. Для питания схемы понадобится трансформатор, уменьшающий сетевое U = 220 В до 18–22 В. Если в вашем распоряжении оказался трансформатор с большим напряжением на выходе, сопротивление R7 нужно увеличить ориентировочно до 2-х кОм (возможно, резистор придётся подбирать). Диоды выпрямительного моста и тиристор необходимо устанавливать на алюминиевые радиаторы, чтобы исключить перегрев деталей. При монтаже обычных элементов типа Д242–245 не забывайте под корпус подложить изоляционную шайбу.

Принципиальная схема тиристорного зарядного устройства для автомобильного аккумулятора выглядит следующим образом:

Так как схема простая, в ней отсутствует электронная защита: её роль играет предохранитель, устанавливаемый на выходе. При зарядке батарей ёмкостью не более 60 А*ч хватит плавкой вставки номиналом 6,3 А. Установка последовательно подсоединяемого прибора – амперметра поможет контролировать процедуру зарядки. Ниже показана печатная плата, упрощающая сборку ЗУ:

Перечень компонентов в схеме и подбор возможных аналогов

В схеме использован электролитический конденсатор, выдерживающий напряжение не менее 63 В. Мощность резисторов R1-R6 – 0,25 Вт, R7 – 2 Вт. Диоды в выпрямительном мосту пропускают ток до10 А и держат обратное U от 50 В. Такое же напряжение должен выдерживать импульсный диод VD2. Транзисторы VT1 и VT2: КТ3107, КТ502, КТ361 и КТ503, КТ315, КТ3102 соответственно.

Расчёт параметров трансформатора, тиристора и диодов

Одна из отрицательных сторон зарядки на тиристоре – низкий КПД, отчасти обусловленный вторичной обмоткой трансформатора, которая должна свободно пропускать ток, в три раза больший, чем потребляемая АКБ мощность. Как это исправить? Для этого можно тиристор переставить из обмотки II трансформатора в обмотку I, как это показано на схеме тиристорного зарядного устройства для АКБ:

Вся разница этого ЗУ на тиристоре для автомобильных аккумуляторов заключается в подключении диодного моста и регулирующего тиристора в первичную обмотку трансформатора. Так как ток обмотки II приблизительно меньше зарядного в 10 раз, то тепловой энергии на диодах и тиристоре выделяется совсем мало: можно даже не использовать охлаждающие радиаторы (но это не относится к VD5-VD8).

Компоненты и их аналоги:

• выпрямительный блок КЦ402,405 с любым индексом (А, Б, В);
• стабилитрон типа КС524, КС518, КС522;
• транзистор КТ117 с буквами от «Б» до «Г»;
• диодный мост, стоящий на выходе, должен состоять из компонентов, рассчитанных на 10 А (Д242-247).

Аналоги тиристора КУ 202

Зарубежными аналогами тиристора КУ202Н являются ВТХ32S100, H20T15CN, 1N4202. Зарубежные производители не выпускают устройств таких же геометрических размеров, что и КУ202Н, поэтому нужно будет изменить место под монтаж устройства. Следует также учитывать, что их параметры могут незначительно отличаться от рассматриваемого тиристора, например, средний ток может быть равен 7,5 А.

Кроме иностранных устройств можно использовать российский аналог — Т112-10. Как и КУ202Н он имеет металлический корпус и анодный выход под резьбу. Однако его размеры меньше, поэтому монтажное место все равно придется изменить.

Фото процесса изготовления зарядки

Диодно-тиристорный мост размещен на отдельных платах и может проводить ток до 20 А, радиаторы изолированы друг от друга и корпуса. Вторичная обмотка трансформатора намотана проволокой диаметром около 2 мм, и при принудительном охлаждении она может дать долговременно около 8 А (достаточно для большинства нужд автолюбителей, заряжая батареи до 82 А/ч). Но ничего не мешает установить трансформатор с ещё большей мощностью.

Тут использованы отдельные измерительные провода, которые подключаются к токовым клеммам.

Зарядка АКБ: зарядный ток составляет 1/10 от емкости батареи, через некоторое время, в зависимости от степени разряда, LED1 начинает мигать и вскоре приближается к напряжению 14,4 В. Чаще всего зарядный ток тоже падает, в конце зарядки диод светит почти все время. Небольшой гистерезис вводится электролитическим конденсатором на R-выводе TL431.

Стоимость сборки самодельной ЗУ определяется основным трансформатором (160 Вт, 24 В) примерно 1000 руб., а также мощными диодами и тиристорами. Обычно этого добра в радиолюбительских закромах хватает (как и готовых корпусов от чего-то), так что в идеале оно не будет стоить ни копейки.

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ

1. сергей 01.02.2019

как можно включить схеиу в режим хранения акб

Esty eshe odno vklutchenie — kogda oba tiristora sidyat na korpuse. Togda radiator sovsem ne nujen. No i tiristory silovye s krepleniem pod gayku.

Проверка тиристора

Несмотря на высокую надежность и длительный срок службы, такая радиоэлектроника может выйти из строя из-за различных перегрузок, перегрева, выброса напряжения и заводского брака. Перед тем как приобретать новый прибор, следует убедиться в том, что заменяемая деталь действительно повреждена. Именно поэтому важно понимать, как можно проверить работоспособность тиристора, не прибегая к помощи специалистов.

Весь процесс проверки основывается на понимании того, каким напряжением такой радиоэлемент управляется (речь идет об отрицательном или положительном напряжении). Не беда, если маркировка стерлась, поскольку всегда можно поменять щупы и снова незамедлительно проверить работоспособность. Существует несколько методов проверки: при помощи самодельного прибора, который собирается из пальчиковой батарейки и маленькой лампочки, а также посредством специальных устройств (мультиметр, осциллограф, омметр или тестер). Рассмотрим эти способы более подробно.

Как сделать регулятор мощности своими руками

Для сборки стабилизатора напряжения на симисторе для трансформатора понадобятся следующие компоненты:

• сам симистор и электронные компоненты: динистор, потенциометр, диоды, конденсатор и сопротивления;
• радиатор;
• изолирующая теплопередающая прокладка;
• пластиковый корпус;
• печатная плата;
• мультиметр;
• паяльник.

Пошаговая инструкция, как собрать самодельный регулятор мощности:

1. Сперва необходимо определить некоторые характеристики устройства, для которого нужен регулятор: входное напряжение, силу тока, сколько фаз (3 или 1), а также, есть ли необходимость в точной настройке мощности на выходе.
2. Нужно определиться с типом прибора — цифровое или аналоговое. Можно смоделировать электрическую цепь посредством скачиваемых утилит, таких как CircuitMaker или Workbench, чтобы проверить, насколько выбранный тип будет подходить конкретной электросети. Также это можно сделать и онлайн.
3. После можно приступить к расчетам тепловыделения с использованием формулы: спад напряжения в регуляторе помножить на силу тока. Оба параметра должны быть указаны в спецификациях симистора. Ориентируясь на полученную с помощью формулы мощность, нужно выбрать радиатор.
4. Купить радиатор, электронные компоненты и печатную плату.
5. Осуществить разводку дорожек контактов и приготовить места, куда нужно устанавливать электронные компоненты, симистор и радиатор.
6. Закрепить при помощи паяльника все компоненты на печатной плате. В качестве альтернативы плате можно воспользоваться навесным монтажом с короткими проводами. Нужно внимательно следить за полярностью подключаемых компонентов: симистора и диодов.
7. Взять мультиметр и проверить сопротивление получившейся схемы. Полученное значение не должно отличаться от теоретического.
8. Скрепить симистор и радиатор, проложив между ними прокладку и заизолировав винт, которым они соединяются.
9. Полученную микросхему нужно поместить в корпус из пластика.
10. Поставить потенциометр на минимальное значение и попробовать включить. С помощью мультиметра замерить напряжение на выходе. Медленно поворачивать регулируемую ручку потенциометра, наблюдая за переменой напряжения.
11. Если схема будет работать так, как было задумано, то можно подсоединять нагрузку. В ином случае нужно отрегулировать мощность по-другому.

Характеристики

Постоянное отпирающее напряжение и отпирающий ток управляющего электрода

Отпирающее напряжение КУ201 (2У201) не более 6 В, КУ202 (2У202) не более 7 В. У этого параметра довольно большой технологический разброс. Как показывает опыт, обычно это напряжение в разы меньше, может быть 2 В или даже 1 В. При проектировании схем рассчитывать на какое-то определенное значение этого параметра не стоит.

Отпирающий ток КУ201 (2У201) не более 100 мА, КУ202 (2У202) не более 200 мА.

Напряжение в открытом состоянии при максимально допустимом токе

КУ201 (2У201) — 2.5 В, КУ202 (2У202) — 2 В. Этот параметр очень важен, так как позволяет оценить рассеиваемую мощность при заданном токе нагрузки в схемах коммутации, где переключения происходят достаточно редко и при небольшом токе (без учета потерь в переходных процессах).

[Рассеиваемая мощность, Вт]

Максимальная сила тока и мощность

Постоянный ток в открытом состоянии КУ201 (2У201) — 2 А, КУ202 (2У202) — 10 А.

Производитель рекомендует включать между катодом и управляющим электродом резистор 51 Ом. Мы на своем опыте убедились, что при подвешенном управляющем электроде (отключенном от каких-либо цепей) эти тиристоры работают нестабильно. Происходят самопроизвольные открывания. В типичных схемах управления, когда нужно, чтобы тиристор был закрыт, на его управляющий электрод просто не подают отпирающее напряжение, но не обеспечивают замыкание между управляющим электродом и катодом. В таких схемах шунтирующий резистор необходим. Производители распространенных оптопар, предназначенных для управления тиристорами (например, MOC3061, MOC3062, MOC3063), рекомендуют применять свои оптроны с большими номиналами шунтирующего резистора. Однако, наши эксперименты показали, что эти оптопары прекрасно работают с шунтирующими резисторами от 150 Ом, а рассматриваемые тринисторы устойчиво запираются при сопротивлении резистора между катодом и управляющим электродом вплоть до 500 Ом при условии, что температура корпуса тиристора не превышает 50 градусов Цельсия. Получается интервал значений, допустимых и для оптрона, и для тиристора, от 150 Ом до 500 Ом. Так что можно подобрать нужные номиналы, при которых будет нормально работать и оптрон и тиристор. Исходить нужно их температуры, при которой будет работать тиристор. Если он будет сильно нагружен или плохо охлаждаться, то лучше выбрать резистор поменьше (150 — 250 Ом). При этом оптрон будет повышенная, но вполне допустимая, нагрузка на оптрон. Если нагрузка небольшая, то лучше использовать резистор 400 — 500 Ом.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Светомузыка, светомузыкальная приставка своими руками. Схема, конструк.
Как самому собрать свето-музыку. Оригинальная конструкция свето-музыкальной сист.

Проверка дросселя, катушки индуктивности, трансформатора, обмотки, эле.
Как проверить дроссель, обмотки трансформатора, катушки индуктивности, электрома.

Проверка электронных элементов, радиодеталей. Проверить исправность, р.
Как проверить исправность детали. Методика испытаний. Какие детали можно использ.

Диодные схемы. Схемные решения. Схемотехника. Частота, мощность, шумы.
Классификация, типы полупроводниковых диодов. Схемы, схемные решения на диодах. .

Цветомузыка, цветомузыкальное оборудование своими руками. Схема ЦМУ, к.
Как самому сделать цвето-музыку. Оригинальная конструкция цвето-музыкальной сист.